Метод доступа к сети

Метод доступа определяет метод, который используется при мультиплексировании/демультиплексировании данных в процессе передачи их по сети. Большая часть современных сетей базируется на алгоритме доступа CSMA/CD (carrier sensitive multiple access with collision detection), где все узлы имеют равные возможности доступа к сетевой среде, а при одновременной попытке фиксируется столкновение и сеанс передачи повторяется позднее. Здесь нет возможности приоритетного доступа и по этой причине такие сети плохо приспособлены для задач управления в реальном масштабе времени. Некоторое видоизменение алгоритма CSMA/CD (как это сделано в сетях CAN или в IBM DSDB) позволяют преодолеть эти ограничения. Доступ по схеме CSMA/CD (из-за столкновений) предполагает ограничение на минимальную длину пакета. По существу, метод доступа CSMA/CD предполагает широковещательную передачу пакетов (не путать с широковещательной адресацией). Все рабочие станции логического сетевого сегмента воспринимают эти пакеты хотя бы частично, чтобы прочесть адресную часть. При широковещательной адресации пакеты не только считываются целиком в буфер, но и производится прерывание процессора для обработки факта прихода такого пакета. Логика поведения субъектов в сети с доступом CSMA/CD может варьироваться. Здесь существенную роль играет то, синхронизовано ли время доступа у этих субъектов. В случае Ethernet такой синхронизации нет.

В таблице 4.1 представлены сводные данные по основным видам локальных сетей, используемых в настоящее время (список не является полным).

Таблица 4.1. Параметры различных локальных сетей

Название сети	Топо- логия	Быстро -действие Мбит/с	Доступ	Тип кабеля	NEXT при макс. частоте [дб]	Размер сети (сег -мента)	Макс. число узлов
10base5	шина		CSMA/CD	RG-58 (50 Ом)		500м
10base2	шина		CSMA/CD	RG-58 (50 Ом)		185 м
10base-t	шина		CSMA/CD	UTP (III; 100 Ом)		100 м	-
1000base-FX	звезда		CSMA	опто- волокно	-	2км	-
10Gbase-LR (-XL)	звезда		CSMA	опто- волокно	-	2км	-
10broad36	шина		CSMA/CD	RG-59 (75 Ом)		3600 м
100base-tx	звезда		CSMA/CD	UTP (v; 100 Ом)		200 м	-
100base-fx	звезда		CSMA/CD	опто- волокно		300 м	-
100base-t4	звезда		CSMA/CD	UTP (III; 100 Ом)		200 м	-
1base5 (starlan)	шина/ звезда		CSMA/CD	UTP (II)		400 м
IEEE 802.4	шина	1/5/10/20	маркер	RG-59 (75 Ом)
Arcnet	звезда	2,5/20	маркер	RG-62/utp (93 Ом)		600/125м
IEEE 802.5	звезда	4/16	маркер	STP/UTP (150/120 Ом)	22/32	366 м
Appletalk	шина/ звезда	0,23	CSMA/CD	STP/UTP (100 Ом)	22/32	300/3000 м	32 на сегмент
Ethertalk	шина/ звезда		CSMA/CD	STP/UTP, коаксиаль- ный кабель		500/3000 м	254/1023
ISN	звезда	8,64	Шина доступа	stp, опто- волокно		Не ограничено	336/1920
pc lan	дерево, звезда		CSMA/CD	RG-59 (75 Ом), UTP/STP	32/22
Hyperchannel	шина		CSMA/CD	RG-59, опто- волокно		3500 м
e-net	шина		CSMA/CD	RG-58 (50 Ом)		700 м
G-net	шина		CSMA/CD	RG-58, RG-59		2000 м
FDDI	Двойное кольцо		маркер	опто- волокно		100км
PX-net	шина/ звезда		маркер	RG-62 (93 Ом)		7000 м
S-net	шина/ звезда		Индиви- дуальный	STP (100 Ом)		700 м
wangnet	двойное дерево		CSMA/CD	RG-59 (75Ом)		2800 м

Для передачи данных по локальной сети Ethernet использует алгоритм Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD).

Процедура доступа к среде передачи

Процедура CSMA/CD построена на двух основных принципах:

· контроль несущего сигнала (Carrier Sense);

· обнаружение коллизий (Collision Detect).

Коллизия (Collision) — искажение передаваемых данных в сети Ethernet, которое возникает при одновременной передаче несколькими рабочими станций.

Существуют две основных причины возникновения коллизий в сети Ethernet:

Наличие неисправной NIC (Network Interface Card) у одного или нескольких абонентов сети;

Наличие задержки распространения сигнала по сети Ethernet.

Основной причиной возникновения штатных коллизий является конечная скорость распространения электрического сигнала через среду передачи данных Ethernet.

Задержка распространения сигнала в сегменте (Propagation Delay) — это интервал времени, отделяющий момент начала процесса передачи данных абонентом, который размещен на одном окончании сегмента сети от момента начала приема данных абонентом, который размещен на другом окончании сегмента сети.

При обнаружении коллизии рабочая станция прекращает передачу кадра данных и начинает передавать специальный сигнал «Jam», для того, чтобы указать получателю на возникновение коллизии. Сигнал Jam представляет собой специальную кодовую посылку, которая состоит из 32 бит.

Наиболее неблагоприятной с точки зрения возникновения коллизии является ситуация, когда одна станция уже завершила передачу кадра, но переданный кадр из-за задержки распространения сигнала в линии ещё не дошел до другой станции, которая тоже начинает выполнять передачу своего кадра. Для того чтобы избежать возникновения подобных ситуаций, все станции должны быть размещены внутри так называемого коллизионного домена.

Коллизионный домен (Collision Domain) — виртуальная область в пределах сегмента локальной сети. Задержка распространения сигнала между любыми двумя станциями, которые принадлежат данной области, не должна превышать установленного значения - диаметра коллизионного домена.

Значение диаметра коллизионного домена обычно определяется в единицах времени и соответствует удвоенному времени передачи кадра минимальной длины для данного типа сети Ethernet. Диаметр коллизионного домена может быть вычислен следующим образом:

D = 2 * <минимальная длина кадра> * 0.1 мксек = 51.2 мксек

При нормальном функционировании всех компонентов этой сети коллизия может возникнуть только в пределах определенного временного интервала, который называется окном коллизий (collision window).

Поздней коллизией (Late Collision, Out Of Window Collision) называется ситуация, при которой коллизия возникает за пределами окна коллизий.

Для уменьшения вероятности возникновения повторных коллизий применяется процедура регулирования задержки повторной передачи «Truncated Binary Exponential Back off Algorithm (TBEBO)».